《电工电子技术与应用》主题4课题2 单相正弦交流电流的分析

电工电子技术与应用主题4课题2 单相正弦交流电流的分析 主题4正弦交流电路本课件的文字及图片版权均为南京凤凰康轩所有全国中等职业技术学校机电类通用教材课题2单相正弦交流电路的分析理解纯电阻电路的电压与电流的关系，了解其瞬时功率、有功功率。 理解纯电感电路的电压与电流的关系，了解其感抗、有功功率和无功功率。 理解纯电容电路的电压与电流的关系，了解其容抗、有功功率和无功功率。 目标1纯电阻交流电路的分析 一、电压与电流的关系交流电路中只有电阻的电路称为纯电阻电路，如图4-9（a）所示。 在日常生活中，如白炽灯、电炉、电烙铁等都属于电阻性负载，它们与交流电源连接可看成纯电阻电路。 1.电压与电流的大小关系设加在电阻R上的交流电压u=U msint，实验证明，在一瞬间通过电阻的电流i仍可用欧姆定律计算，即2.电压与电流的相位关系由u=iR可知，在纯电阻电路中，流经电阻中的端电压和电流同相，即电阻对电流和电压的相位关系没有影响，它们的波形图及相量图如图4-9（b）、（c）所示。 二、功率1.瞬时功率在任一瞬间，电阻中电流瞬时值与电压瞬时值的乘积，称为电阻获取的瞬时功率。 用字母p R表示，即瞬时功率是随时间变化的，其功率曲线如图4-9（d）所示。 由于电流和电压同相，所以p R在任一瞬时间的数值都大于或等于零，这就说明电阻元件总要消耗功率，是耗能元件。 2.有功功率由于瞬时功率是变动的，不便计算，因此我们通常用电阻在交流电一个周期内消耗的功率的平均值来表示功率的大小，这称为有功功率，又称平均功率，用大写字母P表示，单位为瓦（W），计算公式为目标2纯电感交流电路分析 一、电压与电流的关系在交流电路中，如果用电感线圈做负载，且这些线圈的内阻忽略不计，那么这个电路称为纯电感电路，如图4-10（a）所示。 1.电压与电流的大小关系在纯电感电路中，电流与电压成正比，与感抗成反比，即这就是纯电感电路欧姆定律的表达式。 感抗表示线圈对通过的交流电所呈现的阻碍作用，其单位也为欧姆（）。 理论和实验证明，感抗的大小与电源频率成正比，与线圈的电感成正比。 感抗公式为由此可知，频率越高，感抗越大，表明电感对高频电流阻碍作用越大；对于直流而言，由于频率为零，所以感抗为零，可将电感视为短路，所以电感具有“通直流、阻交流”和“通低频、阻高频”的作用。 2.电压与电流的相位关系实验证明，在纯电感电路中，在相位上电流比电压滞后90（即ui=90）。 电压和电流的波形图及相量图如图4-10（b）、（c）所示。 由此可见，电感元件的电压与电流的瞬时值不满足欧姆定律。 二、功率1.瞬时功率任一瞬间，电感上的电压与电流的瞬时值的乘积称为瞬时功率，即p L=ui=UI sin2t瞬时功率的曲线如图4-10（d）所示。 2.有功功率由电感元件瞬时功率波形图可知，瞬时功率在一个周期内吸收的能量与释放的能量相等，也就是说电感元件是储能元件，并不消耗功率，所以有功功率为0，即P=0。 3.无功功率电感瞬时功率的最大值称为无功功率，用来反映电能与磁场能交换的规模，用大写字母Q L表示，即在国际单位制中无功功率的单位为乏（var）。 目标3纯电容元件电路分析 一、电压与电流的关系在交流电路中，如果电容器的漏电阻和分布电感可以忽略不计，这种电路称为纯电容电路，如图4-12（a）所示。 1.电压与电流大小关系在纯电容电路中，电流与电压成正比，与容抗成反比，即这就是纯电容电路欧姆定律的表达式。 容抗表示电容器对电路中的交流电所呈现的阻碍作用，用符号X C表示，单位为欧姆（）。 将上式两端同乘以可得由此可知，在纯电容电路中，电压和电流的最大值、有效值之间的关系也符合欧姆定律。 理论和实验证明，容抗XC与电容器的电容量C和交流电的频率f成反比，公式为上式表明，同一个电容器（C为定值），对不同频率的正弦电流表现出不同的容抗，频率越高，容抗越小，所以，电容器在电路中有“通交流，隔直流”和“通高频、阻低频”的作用。 2.电压与电流的相位关系实验证明，在纯电容电路中，电流在相位上比电压超前90（即ui=90）。 电压u和电流i的波形图及相量图如图4-12（b）、（c）所示。 二、功率1.瞬时功率任一瞬间，电容元件上的电流与电压瞬时值的乘积称为瞬时功率，即瞬时功率波形图如图4-12（d